第一篇：電力電子裝置諧波問題的綜述

電力電子裝置諧波問題的綜述

0 引言

隨著電力電子技術的發展，電力電子裝置的廣泛應用給電力系統帶來了嚴重的諧波污染。各種電力電子設備在運輸、冶金、化工等諸多工業交通領域的廣泛應用，使電網中的諧波問題日益嚴重，許多低功率因數的電力電子裝置給電網帶來額外負擔并影響供電質量，因此，電力電子裝置的諧波污染已成為阻礙電力電子技術發展的重大障礙。故抑制諧波污染，提高功率因數的研究已成為電力電子技術中的一個重大課題。本文圍繞這一關鍵問題，通過對電力電子諧波源及其危害的認識和分析，從污染和防治的關系考慮，探討了綜合治理的方法，最后對諧波綜合治理的發展趨勢進行了展望。1 電力電子裝置——最主要的諧波源

非線性負荷是個諧波源，它引起電網電壓畸變，使電壓中帶有整數倍基波頻率的分量。作為最主要的諧波源的電力電子裝置主要為各種交直流變流裝置（整流器、逆變器、斬波器、變頻器）以及雙向晶閘管可控開關設備等，另外還有電力系統內部的變流設備，如直流輸電的整流閥和逆變閥等。下面對其產生的諧波情況作一分析。1.1 整流器

作為直流電源裝置，整流器廣泛應用于各種場合。圖1(a)及圖1(b)分別為其單相和三相的典型電路。在整流裝置中，交流電源的電流為矩形波，該矩形波為工頻基波電流和為工頻基波奇數倍的高次諧波電流的合成波形。由傅氏級數求得矩形波中的高次諧波分量In與基波分量I1之比最大為1/n，隨著觸發控制角α的減小和換相重疊角μ的增大，諧波分量有減小的趨勢。

(a)單相(b)三相

圖1 AC/DC整流電路

此外，現有研究結果表明：整流器的運行模式對諧波電流的大小也有直接的影響，因此在考慮調整整流電壓電流時，最好要進行重疊角、換相壓降以及諧波測算，以便確定安全、經濟的運行方式；當控制角α接近40°，重疊角μ在8°左右時的情況往往是諧波最嚴重的狀態，所以要經過計算，盡量通過正確選擇調壓變壓器抽頭，避開諧波最嚴重點[1]。1.2 交流調壓器

交流調壓器多用于照明調光和感應電動機調速等場合。圖2(a)及圖2(b)分別為其單相和三相的典型電路。交流調壓器產生的諧波次數與整流器基本相同。

(a)單相(b)三相 圖2 AC/AC交流調壓電路

1.3 頻率變換器

頻率變換器是AC/AC變換器的代表設備，當用作電動機的調速裝置時，它含有隨輸出頻率變化的邊頻帶，由于頻率連續變化，出現的諧波含量比較復雜。1.4 通用變頻器

通用變頻器的輸入電路通常由二極管全橋整流電路和直流側電容器所組成，如圖3(a)所示，這種電路的輸入電流波形隨阻抗的不同相差很大。在電源阻抗比較小的情況下，其波形為窄而高的瘦長型波形，如圖3(b)實線所示；反之，當電源阻抗比較大時，其波形為矮而寬的扁平型波形，如圖3(b)虛線所示。

(a)輸入電路(b)輸入電流波形

圖3 通用變頻器 除了上述典型變流裝置會產生大量的諧波以外，家用電器也是不可忽視的諧波源。例如電視機、電池充電器等。雖然它們單個的容量不大,但由于數量很多,因此它們給供電系統注入的諧波分量也不容忽視。2 諧波的危害

諧波對公用電網的危害主要包括：

1）使公用電網中的元件產生附加的諧波損耗，降低了發電、輸變電設備的效率，大量的3次諧波流過中性線時，會引起線路過熱甚至發生火災；

2）影響各種電氣設備的正常工作，除了引起附加損耗外，還可使電機產生機械振動、噪聲和過電壓，使變壓器局部嚴重過熱，使電容器、電纜等設備過熱、絕緣老化、壽命縮短，以致損壞；

3）會引起公用電網中局部并聯諧振和串聯諧振，從而使諧波放大，使前述的危害大大增加，甚至引起嚴重事故；

4）會導致繼電保護和自動裝置誤動作，并使電氣測量儀表計量不準確； 5）會對鄰近的通信系統產生干擾，輕者產生噪聲，降低通信質量，重者導致信息丟失，使通信系統無法正常工作。3 諧波的管理原則

要提高電能質量，必須加強對諧波的管理。本著限制諧波源向公用電網注入諧波電流，將諧波電壓限制在允許范圍內的原則。首先要掌握系統中的諧波源及其分布，限制其諧波在允許范圍內方可入網，未達標的必須采取治理措施，以防諧波擴散。為此國際電工委員會（IEC）和美國IEEE都有推薦標準，如IEEE規定的電流諧波極限標準見表1。我國結合電網實際水平并借鑒其他國家標準制定的電壓正弦波形畸變率規定見表2。

表1 諧波電流極限值（IEEE519－1992規定）

表2 電壓正弦波形畸變率限值 諧波的綜合治理

目前，我國電力系統對諧波的管理呈現“先污染，后治理”的被動局面，所以如何綜合治理已經成為一個迫在眉睫的研究課題。

關于“綜合”的內涵，有人認為用范圍廣泛、普遍推廣來描述；也有人認為用集合的、一體化的來表述更實際；筆者認為綜合治理的工作應包含以下兩方面: ——加強科學化、法制化管理；

——采取有效技術措施防范和抑制諧波。4.1 加強科學化、法制化管理 主要從兩個方面加強管理：

——普遍采用具有法律約束和經濟約束的手段，改變先污染后治理的被動局面，即應該嚴格按照各類電力設備、電力電子設備的技術規范中規定的諧波含量指標，對其進行評定，如果超過國家規定的指標，不得出廠和投入電力系統使用； ——供電部門應從全局出發，全面規劃，采取有力措施加強技術監督與管理，一方面審核尚待投入負荷的諧波水平，另一方面對已投運的諧波源負載，要求用戶加裝濾波裝置。

4.2 采取有效的技術措施

目前解決電力電子設備諧波污染的主要技術途徑有兩條：

——主動型諧波抑制方案即對電力電子裝置本身進行改進,使其不產生諧波,或根據需要對其功率因數進行控制；

——被動型諧波抑制方案即諧波負載本身不加改變，而是在電力系統或諧波負載的交流側加裝無源濾波器（PF）、有源濾波器（APF）或者混合濾波器（HAPF）等裝置，通過外加設備對電網實施諧波補償。4.2.1 主動型諧波抑制方案 主要是從變流裝置本身出發，通過變流裝置的結構設計和增加輔助控制策略來減少或消除諧波，目前采用的技術主要有一下幾個方面。

——多脈波變流技術大功率電力電子裝置常將原來6脈波的變流器設計成12脈波或24脈波變流器以減少交流側的諧波電流含量。理論上講，脈波越多，對諧波的抑制效果愈好，但是脈波數越多整流變壓器的結構越復雜，體積越大，變流器的控制和保護變得困難，成本增加。

——脈寬調制技術脈寬調制技術的基本思想是控制PWM輸出波形的各個轉換時刻，保證四分之一波形的對稱性。根據輸出波形的傅立葉級數展開式，使需要消除的諧波幅值為零、基波幅值為給定量，達到消除指定諧波和控制基波幅值的目的，目前采用的PWM技術有最優脈寬調制、改進正弦脈寬調制、Δ調制、跟蹤型PWM調制和自適應PWM控制等。

——多電平變流技術針對各種電力電子變流器（對于電壓型的變流器必須用聯接電感與交流電源相連），采用移相多重法、順序控制和非對稱控制多重化等方法，將方波電流或電壓疊加，使得變流器在網側產生的電流或電壓為接近正弦的階梯波，且與電源電壓保持一定的相位關系。

——功率因數預調整器在電力電子裝置中加入高功率因數預調整器，在預調整器的直流側通過DC/DC變換控制入端電流，保證電力電子裝置從電網中獲取的電流為正弦電流并與電網電壓同相。此方法控制簡單，可同時消除高次諧波和補償無功電流，使電力電子裝置輸入端的功率因數接近1。

主動型諧波抑制方案的主要問題在于成本高、效率低。同時，電力電子系統中很高的開關頻率使PWM載波信號產生高次諧波，還會導致高電平的傳導和輻射干擾。因此在設計主動型諧波抑制方案時，必須用EMI濾波器將高次諧波信號從系統中濾除，防止它們作為傳導干擾進入電網；還要利用屏蔽防止它們作為輻射干擾進入自由空間，對空間產生電磁污染。所以對于較大功率的電力電子裝置，一般除了采用主動型諧波抑制方法以外，還要輔以無源或有源濾波器加以抑制高次諧波。4.2.2 被動型諧波抑制方案

——無源濾波器(PF)無源濾波器通常采用電力電容器、電抗器和電阻器按功能要求適當組合，在系統中為諧波提供并聯低阻通路，起到濾波作用。無源濾波器的優點是投資少、效率高、結構簡單、運行可靠及維護方便，因此無源濾波是目前廣泛采用的抑制諧波及進行無功補償的主要手段。無源濾波器的缺點在于其濾波特性是由系統和濾波器的阻抗比所決定，只能消除特定的幾次諧波，而對其它次諧波會產生放大作用，在特定情況下可能與系統發生諧振；諧波電流增大時濾波器負擔隨之加重，可能造成濾波器過載；有效材料消耗多，體積大。

——有源濾波器(APF)圖4為APF原理圖，APF通過檢測電路檢測出電網中的諧波電流，然后控制逆變電路產生相應的補償電流分量,并注入到電網中,以達到消諧的目的。APF濾波特性不受系統阻抗影響,可消除與系統阻抗發生諧振的危險。與無源濾波器相比，具有高度可控性和快速響應性，不僅能補償各次諧波，還可抑制電壓閃變、補償無功電流，性價比較為合理。另外,APF具有自適應功能，可自動跟蹤補償變化著的諧波。

圖4 APF原理圖

APF按與系統連接方式分類,可分為串聯型、并聯型、混合型和串－并聯型。并聯型APF可等效為一受控電流源，主要適用于感性電流源負載的諧波補償。它能對諧波和無功電流進行動態補償，并且補償特性不受電網阻抗影響。目前這類APF技術已相當成熟，大多數工業運行的APF多屬此類濾波器。

串聯型APF可等效為一受控電壓源，主要用于消除帶電容濾波的二極管整流電路等電壓型諧波源負載對系統的影響，以及系統側電壓諧波與電壓波動對敏感負載的影響。由于此類APF中流過的電流為非線性負載電流，因此損耗較大；此外串聯APF的投切、故障后的退出等各種保護也較并聯APF復雜，所以目前單獨使用此類APF的案例較少，國內外的研究多集中在其與LC無源濾波器構成的混合型APF上[2]。

混合型APF就是將常規APF上承受的基波電壓移去，使有源裝置只承受諧波電壓，從而可顯著降低有源裝置的容量，達到降低成本、提高效率的目的。其中LC濾波器用來消除高次諧波，APF用來補償低次諧波分量。

串－并聯型APF又稱為電能質量調節器(UPQC)[3]，它具有串、并聯APF的功能，可解決配電系統發生的絕大多數電能質量問題，性價比較高。雖然目前還處于試驗階段，但從長遠的角度看，它將是一種很有發展前途的有源濾波裝置。有源濾波技術作為改善供電質量的一項關鍵技術,在日本、美國、德國等工業發達國家已得到了高度重視和日益廣泛的應用。但是有源濾波器還有一些需要進一步解決的問題，諸如提高補償容量、降低成本和損耗、進一步改善補償性能、提高裝置的可靠性等。同時APF的故障還容易引發系統故障，因此各國對此技術還保持著一定的謹慎態度[4]。

——有源電路調節器(APLC)圖5為有源線路調節器(APLC)的原理圖，其結構與APF相似，因此過去很多文獻上都將其等同于APF。其實，從原理上分析，與APF單節點諧波抑制相比較,APLC是向網絡中某個(幾個)優選節點注入補償電流，通過補償電流在網絡中一定范圍內的流動，實現該范圍內所有節點諧波電壓的綜合抑制。即通過單節點單裝置的裝設，達到多節點諧波電壓綜合治理的功能，APLC的出現，表明電力系統諧波治理正朝著動態、智能、經濟效益好的方向發展。

圖5 APLC原理圖 諧波綜合治理的展望

日益嚴重的諧波污染已引起各方面的高度重視。隨著對諧波產生的機理、諧波現象的進一步認識，將會找到更加有效的方法抑制和消除諧波，同時也有助于制定更加合理的諧波管理標準。加大對諧波研究的投入將會大大加快對諧波問題的解決，當然諧波問題的最終解決將取決于相關技術的發展，特別是電力電子技術的發展。隨著國民經濟、諧波抑制技術的進一步發展、法制的進一步完善和對高效利用能源要求的增強，諧波治理問題最終將會得到妥善的解決。

隨著電子計算機和電力半導體器件的發展，有源電力濾波器的性能會越來越好，價格會越來越低。而用于無源濾波的電容和電抗器的價格卻呈增長的趨勢。因此有源電力濾波器將是今后諧波抑制裝置的主要發展方向。另外，電力電子技術中的有源功率因數校正技術也是極具生命力的。6 結語

諧波的綜合治理工作勢在必行。消除電力電子裝置諧波污染的工作，可稱之為電力電子技術應用的“綠色工程”。電力電子技術的發展必須和這個工程同步，這樣才能為高效、低污染地利用電能開辟重要途徑，促進我們國民經濟的發展和用電設備的革新。同時,電力電子技術的推廣和利用才能有更為廣闊的發展前景。

第二篇：關于電力電子裝置諧波問題的綜述

摘要：隨著電力電子技術的發展，諧波的危害已越來越嚴重，諧波治理問題已經迫在眉睫。對電力電子裝置諧波源進行了分析和總結，指出了其危害及相應的諧波管理原則和綜合治理方法，并對諧波治理工作進行了展望。

關鍵詞：電力電子；諧波；危害；抑制

引言

1電力電子裝置——最主要的諧波源

1.1整流器

作為直流電源裝置，整流器廣泛應用于各種場合。圖1(a)及圖1(b)分別為其單相和三相的典型電路。在整流裝置中，交流電源的電流為矩形波，該矩形波為工頻基波電流和為工頻基波奇數倍的高次諧波電流的合成波形。由傅氏級數求得矩形波中的高次諧波分量In與基波分量I1之比最大為1/n，隨著觸發控制角α的減小和換相重疊角μ的增大，諧波分量有減小的趨勢。

此外，現有研究結果表明：整流器的運行模式對諧波電流的大小也有直接的影響，因此在考慮調整整流電壓電流時，最好要進行重疊角、換相壓降以及諧波測算，以便確定安全、經濟的運行方式；當控制角α接近40°，重疊角μ在8°左右時的情況往往是諧波最嚴重的狀態，所以要經過計算，盡量通過正確選擇調壓變壓器抽頭，避開諧波最嚴重點[1]。

1.2交流調壓器

交流調壓器多用于照明調光和感應電動機調速等場合。圖2(a)及圖2(b)分別為其單相和三相的典型電路。交流調壓器產生的諧波次數與整流器基本相同。

1.3頻率變換器

頻率變換器是AC/AC變換器的代表設備，當用作電動機的調速裝置時，它含有隨輸出頻率變化的邊頻帶，由于頻率連續變化，出現的諧波含量比較復雜。

1.4通用變頻器

通用變頻器的輸入電路通常由二極管全橋整流電路和直流側電容器所組成，如圖3(a)所示，這種電路的輸入電流波形隨阻抗的不同相差很大。在電源阻抗比較小的情況下，其波形為窄而高的瘦長型波形，如圖3(b)實線所示；反之，當電源阻抗比較大時，其波形為矮而寬的扁平型波形，如圖3(b)虛線所示。

除了上述典型變流裝置會產生大量的諧波以外，家用電器也是不可忽視的諧波源。例如電視機、電池充電器等。雖然它們單個的容量不大,但由于數量很多,因此它們給供電系統注入的諧波分量也不容忽視。

2諧波的危害

2）影響各種電氣設備的正常工作，除了引起附加損耗外，還可使電機產生機械振動、噪聲和過電壓，使變壓器局部嚴重過熱，使電容器、電纜等設備過熱、絕緣老化、壽命縮短，以致損壞；

4）會導致繼電保護和自動裝置誤動作，并使電氣測量儀表計量不準確；

5）會對鄰近的通信系統產生干擾，輕者產生噪聲，降低通信質量，重者導致信息丟失，使通信系統無法正常工作。

3諧波的管理原則

表1諧波電流極限值（IEEE519－1992規定）

Isc/IL

Hlt;11

11lt;H lt;17

17lt;H lt;23

23lt;H lt;35H

35THD

lt;20 4.0 2.0 1.5 0.6 0.3 5.0

20－50 7.0 3.5 2.5 1.0 0.5 8.0

50－100 10.0 4.5 4.0 1.5 0.7 12.0

100－1000 12.0 5.5 5.0 2.0 1.0 15.0

1000 15.0 7.0 6.0 2.5 1.4 20.0

表2電壓正弦波形畸變率限值

供電電壓/kV

電壓正弦波形畸變率限值/％

0.38 5

6或10 4

3

1.5

4諧波的綜合治理

目前，我國電力系統對諧波的管理呈現“先污染，后治理”的被動局面，所以如何綜合治理已經成為一個迫在眉睫的研究課題。

關于“綜合”的內涵，有人認為用范圍廣泛、普遍推廣來描述；也有人認為用集合的、一體化的來表述更實際；筆者認為綜合治理的工作應包含以下兩方面:

——加強科學化、法制化管理；

——采取有效技術措施防范和抑制諧波。

4.1加強科學化、法制化管理

主要從兩個方面加強管理：

——普遍采用具有法律約束和經濟約束的手段，改變先污染后治理的被動局面，即應該嚴格按照各類電力設備、電力電子設備的技術規范中規定的諧波含量指標，對其進行評定，如果超過國家規定的指標，不得出廠和投入電力系統使用；

——供電部門應從全局出發，全面規劃，采取有力措施加強技術監督與管理，一方面審核尚待投入負荷的諧波水平，另一方面對已投運的諧波源負載，要求用戶加裝濾波裝置。

4.2采取有效的技術措施

目前解決電力電子設備諧波污染的主要技術途徑有兩條：

——主動型諧波抑制方案即對電力電子裝置本身進行改進,使其不產生諧波,或根據需要對其功率因數進行控制；

4.2.1主動型諧波抑制方案

主要是從變流裝置本身出發，通過變流裝置的結構設計和增加輔助控制策略來減少或消除諧波，目前采用的技術主要有一下幾個方面。

——多脈波變流技術大功率電力電子裝置常將原來6脈波的變流器設計成12脈波或24脈波變流器以減少交流側的諧波電流含量。理論上講，脈波越多，對諧波的抑制效果愈好，但是脈波數越多整流變壓器的結構越復雜，體積越大，變流器的控制和保護變得困難，成本增加。

——脈寬調制技術脈寬調制技術的基本思想是控制PWM輸出波形的各個轉換時刻，保證四分之一波形的對稱性。根據輸出波形的傅立葉級數展開式，使需要消除的諧波幅值為零、基波幅值為給定量，達到消除指定諧波和控制基波幅值的目的，目前采用的PWM技術有最優脈寬調制、改進正弦脈寬調制、Δ調制、跟蹤型PWM調制和自適應PWM控制等。

力電子裝置，一般除了采用主動型諧波抑制方法以外，還要輔以無源或有源濾波器加以抑制高次諧波。

4.2.2被動型諧波抑制方案

——無源濾波器(PF)無源濾波器通常采用電力電容器、電抗器和電阻器按功能要求適當組合，在系統中為諧波提供并聯低阻通路，起到濾波作用。無源濾波器的優點是投資少、效率高、結構簡單、運行可靠及維護方便，因此無源濾波是目前廣泛采用的抑制諧波及進行無功補償的主要手段。無源濾波器的缺點在于其濾波特性是由系統和濾波器的阻抗比所決定，只能消除特定的幾次諧波，而對其它次諧波會產生放大作用，在特定情況下可能與系統發生諧振；諧波電流增大時濾波器負擔隨之加重，可能造成濾波器過載；有效材料消耗多，體積大。

APF按與系統連接方式分類,可分為串聯型、并聯型、混合型和串－并聯型。

串聯型APF可等效為一受控電壓源，主要用于消除帶電容濾波的二極管整流電路等電壓型諧波源負載對系統的影響，以及系統側電壓諧波與電壓波動對敏感負載的影響。由于此類APF中流過的電流為非線性負載電流，因此損耗較大；此外串聯APF的投切、故障后的退出等各種保護也較并聯APF復雜，所以目前單獨使用此類APF的案例較少，國內外的研究多集中在其與LC無源濾波器構成的混合型APF上[2]。

混合型APF就是將常規APF上承受的基波電壓移去，使有源裝置只承受諧波電壓，從而可顯著降低有源裝置的容量，達到降低成本、提高效率的目的。其中LC濾波器用來消除高次諧波，APF用來補償低次諧波分量。

串－并聯型APF又稱為電能質量調節器(UPQC)[3]，它具有串、并聯APF的功能，可解決配電系統發生的絕大多數電能質量問題，性價比較高。雖然目前還處于試驗階段，但從長遠的角度看，它將是一種很有發展前途的有源濾波裝置。

有源濾波技術作為改善供電質量的一項關鍵技術,在日本、美國、德國等工業發達國家已得到了高度重視和日益廣泛的應用。但是有源濾波器還有一些需要進一步解決的問題，諸如提高補償容量、降低成本和損耗、進一步改善補償性能、提高裝置的可靠性等。同時APF的故障還容易引發系統故障，因此各國對此技術還保持著一定的謹慎態度[4]。

5諧波綜合治理的展望 日益嚴重的諧波污染已引起各方面的高度重視。隨著對諧波產生的機理、諧波現象的進一步認識，將會找到更加有效的方法抑制和消除諧波，同時也有助于制定更加合理的諧波管理標準。加大對諧波研究的投入將會大大加快對諧波問題的解決，當然諧波問題的最終解決將取決于相關技術的發展，特別是電力電子技術的發展。隨著國民經濟、諧波抑制技術的進一步發展、法制的進一步完善和對高效利用能源要求的增強，諧波治理問題最終將會得到妥善的解決。

隨著電子計算機和電力半導體器件的發展，有源電力濾波器的性能會越來越好，價格會越來越低。而用于無源濾波的電容和電抗器的價格卻呈增長的趨勢。因此有源電力濾波器將是今后諧波抑制裝置的主要發展方向。另外，電力電子技術中的有源功率因數校正技術也是極具生命力的。

6結語

諧波的綜合治理工作勢在必行。消除電力電子裝置諧波污染的工作，可稱之為電力電子技術應用的“綠色工程”。電力電子技術的發展必須和這個工程同步，這樣才能為高效、低污染地利用電能開辟重要途徑，促進我們國民經濟的發展和用電設備的革新。同時,電力電子技術的推廣和利用才能有更為廣闊的發展前景。

第三篇：電力電子裝置總結

1、電力電子裝置的主要類型：AC/DC、DC/DC、DC/AC、AC/AC、靜態開關

2、器件特點

電力二極管：由于存在結電容，有反向恢復時間，在未恢復阻斷能力之前，相當于短路狀態

晶閘管：電流型器件。擎住電流 IL，觸發后，當IA > IL 撤除Ig，仍導通。

維持電流IH，當IA < IH時阻斷。要關斷晶閘管，必須使IA小于維持電流。

電力三極管：電流型器件。二次擊穿，當Uce超過超過集電極額定電壓后，發生正向雪崩擊穿，Ic劇增，稱為一次擊穿。一次擊穿后如不及時限流，大的集電結功耗會造成局部過熱，導致三極管等效電阻減小，Ic再次急劇上上升，管子瞬時過熱燒毀，稱為二次擊穿。

電力場效應管：電壓型器件。單極性導電，開關速度快，常工作在高頻方式，存在寄生體二極管D，有反向恢復過程，易引起管子損壞。導通電阻有正的溫度系數，便于并聯使用（易于均流）

IGBT：電壓型器件。MOSFET與雙極晶體管構成的復合管，無二次擊穿，有擎住效應。

達到擎住電流后，IGBT失去控制能力。解決辦法：工作電流不超過規定最大值，并盡量減小du/dt值。

3、器件緩沖電路

主要作用：抑制開關器件的di/dt、du/dt，改變開關軌跡，減少開關損耗，使之工作在安全工作區內。

分類：無極性、有極性、復合型 RCD關斷緩沖電路（P14）

電容選擇：原則1：按總損耗為最小確定電容值

原則2：按臨界緩沖計算電容

電阻選擇：

1、器件最小導通時間應大于電容的放電時間常數

2、電容的最大電流與工作電流之和不超過器件額定值，為防振蕩，采用無感電阻

二極管選擇：要求快速回復，耐受瞬時大電流，耐壓高，一般選用快速恢復二極管。

4、保護技術

保護的類型： 過電流保護、輸出過壓保護、輸入瞬態電壓抑制、輸入欠壓保護、過溫保護、器件控制極保護（P19 重點，清楚其中各元件的作用。）

第二章

1、線性電源與開關電源的區別：線性電源管子工作在線性放大區，開關電源工作在開關模式

2、開關電源的基本組成：1.開關電源輸入環節，（輸入浪涌電流的抑制：限流電阻

加開關、采用負溫度系數熱敏電阻NTC）2.功率變換電路（P23）：拓撲結構，Buck、Boost、BuckBoost（不帶隔離）

正激、反激、推挽、半橋、全橋（帶隔離變壓器）

重點掌握前5種的工作原理，波形繪制很重要 3.控制及保護電路：控制主要方式是PWM，又分為電壓控制模式和峰值電流控制模式

3、反激變換器：開關管導通時電源將電能轉為磁能儲存在電感（變壓器）中，當開關管關斷時再將磁能變為電能傳送到負載(那么應該知道正激變換器了吧)? 單端變換器：變壓器磁通僅在單方向變化

4、重點掌握單端反激開關電源（P27）

工作模式：連續和不連續，兩種模式輸出電壓表達式（輸入公式困難，自己看書）第三章 逆變器

1、逆變器的主電路拓撲機構：半橋式、全橋式、推挽式（P55）

2、半橋電壓利用率低，僅為直流母線電壓一半，但其可以利用兩個大電容自動補償不對稱波形，這是其一大優點。

3、全橋和推挽電壓利用率均為半橋2倍，但存在變壓器直流不平衡的問題

4、推挽的主要優點是電壓損失小，只有單管壓降。而且兩個開關管的驅動可以共用，驅動電路簡單。

5正弦脈寬調制（SPWM）：利用面積沖量等效的原理獲得諧波含量很小的正弦電壓輸出，其諧波主要分布在載波頻率以及載波頻率的整數倍附近。

5、SPWM類型：單極性SPWM，雙極性SPWM，單極性倍頻SPWM

6、怎樣區分單極性與雙極性：（簡單）看輸出半周期內脈沖是否正負交替

7、單級倍頻的有點：Uab存在三種電平（哪三種因該知道吧），電壓脈動幅度比雙極性低一倍，相同開關頻率下輸出SPWM脈動頻率單極性倍頻比雙極性高一倍（單極倍頻為載波頻率兩倍，雙極性為載波頻率），有利于猴急濾波。

8、會分析什么時候產生什么樣的驅動信號，那些管子導通，輸出什么樣的波形。

9、什么是載波比？什么是調制比？（自己找一下答案比較好）

10、輸出電壓表達式：幅值 = 直流側電壓 * 調制比。有效值又是什么樣的？

11、直流偏磁問題：由于逆變電壓中出現直流分量，使變壓器磁芯的工作磁滯回線中心偏離了坐標原點 ,正反向脈沖磁過程中工作狀態不對稱，使得變壓器正負半周傳輸的能量不平衡，稱為直流偏磁現象。

12、哪些變換電路存在直流偏磁現象：全橋變換一般存在，半橋變換利用兩個大電容自動補償不對稱波形，不存在。

13、直流偏磁危害：造成變壓器磁芯單向飽和 ,勵磁電流急增, 威脅器件的安全運行。同時逆變器輸出電壓波形發生嚴重畸變。

14、直流偏磁產生原因：控制系統的電源電壓或元件參數引起三角載波或正弦調制波正、負半周不對稱

15、抗不平衡措施：分靜態、動態。靜態：嚴格挑選器件，注意驅動電路一致性

動態：模擬補償、數字適時補償

16、輔助電源：為控制電路、檢測電路、驅動電路等供電

17、感應加熱電源：先將市電整流，在逆變為高頻交流給感應線圈供電。分為串聯諧振和并聯諧振兩種。其功率調節是靠調節工作頻率來實現的，在諧振點附近時負載等效阻抗最低，電流大，功率亦大。提高頻率后阻抗增加，電流減小，功率減小。第四章 不間斷UPS

1、UPS定義：Uninterruptible Power Supply是指當交流輸入電源（習慣稱為市電）發生異常或斷電時，還能繼續向負載供電，并能保證供電質量，使負載供電不受影響的裝置。

2、UPS的類型：后備式、雙變換在線式、在線互動式、Delta變換式

3、后備式原理：原理框圖（P95）

市電正常時，充電器給蓄電池充電，市電經過濾波、穩壓后向負載供電 ? 市電異常（含掉電）時，蓄電池通過逆變器向負載供電 特點：

1、市電—電池轉換時，輸出電壓有轉換時間

2、供電品質不高

3、結構簡單、成本低、效率高

4、雙變換在線式原理：原理框圖（重點掌握P95）

市電正常時，市電經AC/DC，DC/AC兩次變換后給負載供電 市電故障時，由蓄電池經DC/AC變換供電

只有當逆變器故障時，才通過裝換開關切換，市電直接旁路給負載供電 特點：市電—電池切換時，可實現零時間切換

供電品質高，結構復雜，成本高、效率低

5、在線互動式: 市電正常時，UPS逆變器工作在整流狀態，向電池充電，市電通過智能調壓直接向負載供電

市電掉電后，逆變器轉為逆變狀態，電池通過逆變器向負載供電 特點：

1、市電—電池轉換時，輸出電壓有轉換時間

2、供電品質較低

3、結構簡單、成本低、效率高

6、Delta變換式

只對輸出電壓的差值進行調整和補償

特點：

1、市電—電池轉換時，可實現零切換時間

2、供電品質高

3、前端變換器功率等級較低

4、結構較復雜、成本較高（低于雙變換在線式UPS）、效率高

7、蓄電池的基本性能指標（P106）：

放電終止電壓：表示電池不允許再放出電能時的電壓，通常為1.75V/單格。放電率：放電至終止電壓的電流大小或時間快慢。可用放電電流或放電時間表示。容量：放電電流與放電時間的乘積來表示，單位為安時(A·h)放電電流：就是電池的輸出電流

8、逆變、市電切換

a.機械接觸器：可以防止電弧，但不能很好解決對后級負載不間斷、無擾動供電 b.靜態開關：零時間切換，但是有管耗

c.混合式開關：同時導通實現不間斷供電，但可能產生環流

9、輸出濾波：作用是濾除逆變橋輸出SPWM波中的諧波分量。由于輸出脈寬調制波中的諧波主要分布在開關頻率附近，選取LC濾波器的諧振頻率滿足（P113 式4-5）

10、同步鎖相組成：鑒相器、環路濾波器、壓控振蕩器 第五章

1、四象限斬波調速（重點分析P135）

各象限運行時的工作原理，各管的通斷狀態（對照書上進行分析,圖不好貼）

2、具有中間環節的DC/DC變換器

為什么采用具有中間變換環節的變換形式：輸入輸出電壓懸殊，采用具有中間高頻環節的變換形式，經高頻變壓器實現降壓或升壓 工作原理：直流輸入電壓經輸入濾波后加到半橋式逆變器電路上，逆變后的方波經高頻變壓器降壓，再經二極管不空整流，得到低壓直流電壓。輸出電壓通過閉環控制逆變器的PWM信號，達到電壓的控制，實現電壓穩定輸出。

3、TL494鋸齒波形成（P141）：頻率由5端和6端電容、電阻決定f=1.1/RC（知道1.1是都少嗎？Ln3,想到什么了嗎）。5端產生鋸齒波

4、TL494的脈寬控制原理（P141，結合圖5.11進行分析）第六章

1、交流調功器：調節輸出功率，對電壓，電流沒有嚴格要求。

2、交流調功器的控制模式：過零觸發半周波控制（定周期/ 變周期）、調相觸發 控制

3、過零觸發半周波控制：將交流電源每N個電壓半周定為一個調節周期T，在該調節

周期內調節導通電壓半周的個數M來調節輸出功率。

特點：負載得到的電壓(電流)波形總是完整的正弦波，避免了電流的瞬時沖擊，功率因數高，但負載電流存在頻率低于基頻的次諧波分量，應用范圍受限制，且調節周期較長。

4、調相觸發控制：以每個交流電壓半周為調節周期，通過調節晶閘管的導通相位角進行調功。

特點：負載的電壓(電流)是缺角正弦波，功率因數差，且存在高次諧波，對電網和無線電波會產生射頻干擾

5、諧振型逆變器（有可能會畫波形）

主電路結構：1.串聯諧振逆變電路。

2.電容分壓電路（可增強電路承受沖擊負載的能力P168）3.移相調壓(使得逆變電壓可控P168)6、400Hz諧振型逆變器實例分析 總體構成（P169圖6.19）：

1浪涌抑制電路（啟動電阻R97，接觸器JC）2輸入濾波電路（濾波電感L01 電容C1-C4）

3移相全橋電路（Q1、Q2、Q3、Q4以及開關器件的RCD緩沖電路）4主變壓器、5反饋變壓器、6橋臂直通保護電路（上下橋臂直通時，觸發QE、QF，強制關斷Q2、Q4）

第七章 電力系統用電力電子裝置

1、阻抗補償方案（P175）：1.晶閘管投切電容器TSC

2.晶閘管控制電抗器TCR（晶閘管觸發角90-180）3.晶閘管控制串聯電容器TCSC

2、電壓源變流器補償方案：1.無功功率發生器 2.開關型串聯基波電壓補償

3、諧波危害：公用電網、電纜、用電設備、繼電器接觸器、電氣儀表、環境電磁干擾、電網局部諧振等（P181）

3、無源濾波器的缺點： 1.受參數影響；

2.消除特定次諧波；

3.與無功補償、調壓要求難以協調

4、有源濾波器（APF）的原理： 針對電網中非線性負載，檢測其諧波電流，作為電流指令控制一個與電網并聯的電流發生源，使之輸出電流跟蹤指令電流，該電流源就提供了非線性負載所需的諧波電流，電網只需提供基波電流。

5、有源濾波器拓撲結構：串聯型、并聯型、混合型，其變流器分電壓型和電流型

6、直流輸電基本原理：包括直流輸電線和兩個換流站，一站工作在整流，一站工作在逆變，功率從整流站向逆變站傳送。直流輸電系統通過調節換流器的觸發控制角，將兩端換流站的直流電壓極性同時反向，實現輸送功率翻轉。

7、直流輸電主接線方式: 雙極方式、單極大地回線方式、單極金屬回線方式、單極

雙極線并聯大地回線

8、直流輸電有點：1.方便電網互聯

2．線路造價低，功耗小 3．適宜遠距離輸電

9、直流輸電缺點：

1、換流裝置價格昂貴，結構復雜

2、消耗無功功率

3、產生諧波

4、控制裝置復雜

10、直流輸電適用場合：

1、與距離大功率輸電

2、海底電纜隔海輸電

3、出線走廊擁擠地區

4、兩大系統互聯或不同頻率電網連接

11、直流輸電的控制和調節：穩態直流電流表達式（P193）

明顯從式中可以看出改變那些量可以改變直流電流 第八章

1、形成電磁干擾的條件：

1.向外發送電磁干擾的源——噪聲源 2.傳遞干擾的途徑——噪聲耦合和輻射 3.承受電磁干擾的客體——受擾設備

2、常用抑制電磁干擾的措施：1.用電路和器件抑制電磁干擾

2．濾波 3.屏蔽 4.布線 5.接地

第四篇：清華大學復試電機學電力電子問題總結

電機學

1、什么是直流電機

直流電機是實現機械能和直流電能之間相互轉換的旋轉電機。直流電機本質上是交流電機，需要通過整流或逆變裝置與外部電路相連接。常見的是采用機械換向方式的直流電機，它通過與電樞繞組一同旋轉的換向器和靜止的電刷來實現電樞繞組中交變的感應電動勢、電流與電樞外部電路中直流電動勢、電流間的換向。（實質是一臺有換向裝置的交流電機）

2、同步機和異步機的區別

同步電機定子交流電動勢和交流電流的頻率，在極對數一定的條件下，與轉子轉速保持嚴格的同步關系。同步電機主要用做發電機，也可以用作電動機，還可以用作同步調相機（同步補償機）。同步電機可以通過調節勵磁電流來調節無功功率，從而改善電網的功率因數。（同步電動機主要用于功率比較大而且不要求調速的場合。同步調相機實際上就是一臺并聯在電網上空轉的同步電動機，向電網發出或者吸收無功功率，對電網無功功率進行調節。）異步電機是一種轉速與電源頻率沒有固定比例關系的交流電機，其轉速不等于同步轉速，但只要定轉子極對數相等，無論轉子轉速如何，定、轉子磁動勢都以同步轉速相對于定子同向旋轉，即二者總是相對靜止。異步電機主要用作電動機，缺點是需要從電網吸收滯后的無功功率，功率因數總小于1。異步電機也可作為發電機，用于風力發電場和小型水電站。

3、什么是電樞反應？直流電機是否有電樞反應？

對于同步電機來說，電樞反應是指基波電樞磁動勢對基波勵磁磁動勢的影響。直流電機也有電樞反應，是指電樞磁動勢對勵磁磁動勢產生的氣隙磁場的影響。

4、異步機的轉子有那幾種折合方式？

異步電機轉子的折合算法主要包括頻率折合和轉子繞組折合，原則是保持轉子基波磁動勢不變，對定子側等效。在進行這兩種折合之前還有一個轉子位置角的折合。

5、電動機為什么會轉？

都是由于轉子上的繞組受到了電磁力，產生拖動性電磁轉矩而帶動轉子轉動。

具體來說，同步電機是由于定子繞組通入三相對稱電流，產生旋轉磁場，相當于旋轉磁極，使得同步電動機轉子磁極吸引而同步旋轉。異步電動機是由于轉子轉速小于同步轉速，轉子與定子電流產生的旋轉磁動勢有相對運動，轉子繞組切割磁感線，產生感應電動勢，進而產生感應電流使得轉子繞組受到安培力，產生電磁轉矩，帶動轉子旋轉。

6、直流機和異步機分別有哪幾種調速方式？ 異步電動機的調速方法：（1）改變轉差率調速，包括調壓調速、轉子串接電阻調速（只用于繞線轉子電動機）。（2）變極調速（只用于籠型異步電動機）。（3）變頻調速（多用于籠型異步電動機）。（變頻調速性能最好，但價格比較高）他勵直流電動機的調速方法：

（1）電樞串接電阻調速（只能從基速向下調）。（2）改變端電壓調速（只能從基速向下調）。（3）改變磁通調速（從基速向上調，弱磁升速）。

7、簡述VVVF？V/F恒定，保持磁通不變，E恒定。電機的基本模型，比如定子的幾個繞組，轉子上的繞組以及相互間的磁通影響，大家請參看電力系統暫態分析派克變換的課件。

8、為什么我們要制定額定值，讓系統和電機運行在額定狀態下？

制定額定值是為了便于各種電氣設備和電機的設計制造及其使用。系統和電機只有運行在額定狀態下才能取得最佳的技術性能和經濟效果。

9、有功的發出原理和計算方法以及無功的V形曲線。

對于同步發電機來說有功的發出是由于功角的存在，功角是空載電動勢是相電壓之間的夾角，也可以看成是勵磁磁動勢與相電壓等效合成磁動勢之間的夾角。由于同步電機工作在發電狀態時，功角大零，故勵磁磁動勢的等效磁極會吸引相電壓等效合成磁動勢的等效磁極，通過磁場的耦合作用將轉子的機械能轉換成電能輸出。有功功率可以利用功角特性來進行計算。

同步發電機無功的V形曲線是負載時電樞電流和勵磁電流的關系曲線，特點：有功功率越大，V形曲線越高；每條V形曲線都有一個最低點；最低點是發電機運行工況的分界點，左邊是欠勵（超前），右邊是過勵（滯后）。

V形曲線有助于工作人員了解發電機的運行工況，進而對發電機進行控制。

10、變壓器和異步機參數的測試方法？分別在變壓器的哪一側做？

變壓器的參數測試方法方法有短路試驗和空載試驗。短路試驗通常在高壓側做，即在高壓側加壓；空載通常在低壓側做，即在低壓側加額定電壓。通過短路試驗可以測得一次短路電流為額定值時的一次短路電流、電壓和短路損耗，由這三個量可以算出變壓器折合到一次側的短路阻抗、短路電阻和短路電抗。通過空載試驗可以測得對一次繞組施加額定電壓時的一次電壓、二次電壓、一次電流和輸入功率，即空載損耗，由這四個量可以算得變比、勵磁阻抗、勵磁電阻和勵磁電抗。

異步電機的參數測試方法有堵轉試驗（短路試驗）和空載試驗，均在定子側加壓。通過堵轉試驗可以測得定子電流為額定值時的定子電壓和短路損耗，進而由這三個量可以算出折合到定子側的短路阻抗、短路電阻和短路電抗。通過空載試驗數據可以作出空載特性曲線（空載電壓和空載損耗的關系曲線），進而可以求出機械損耗和鐵耗，再利用額定電壓下的試驗數據和短路試驗所得的漏電抗求得勵磁電阻、勵磁電抗和勵磁阻抗。

11、電機有幾種運行方式？怎樣判斷電機是運行在哪種方式下？ 電機運行的方式主要有發電機和電動機兩種方式。

對于同步電機可以根據電磁功率或者功角的正負來判斷其運行在哪種方式下。按發電機慣例，當電磁功率或者功角為正時同步電機為發電機，當電磁功率或者功角為負時同步電機為電動機。

對于直流電機可以根據電磁功率的正負或者電樞電動勢和電樞端電壓的大小比較來判斷其運行在哪種方式下。在發電機慣例下，當電磁功率為正時為發電機，當電磁功率為負時為電動機。當電樞電動勢大于電樞端電壓時為發電機，當電樞電動勢小于電樞端電壓時為電動機。

12、電機中哪幾種電機有阻尼繞組和補償繞組，它們分別的作用。凸極同步電機有阻尼繞組，直流電機有補償繞組。

13、同步機的短路特性為什么是一條直線？

因為短路的時候F??Ik,Fa?Ik，又由于這時電樞磁動勢是直軸去磁的，故有F??Ff1?Fa,Ff1?Ik，又因為短路時氣隙磁動磁很小，磁路不飽和，可以看作線性的，故Ff1?If,故Ik?If，即短路特性是一條直線。如果勵磁電流不加限制地增大，那么當磁路出現飽和時，短路特性將不再是直線。

14、我們怎么測同步機的短路電抗？為什么引入普梯爾電抗？和實際電抗有什么區別？ 通過測空載特性曲線和零功率因數負載特性曲線來求電樞繞組漏電抗。引入保梯電抗是為了與漏電抗區別開來。由于用時間相矢量圖進行理論分析時并沒有考慮到轉子繞組的的漏磁情況，所以實際測得的零功率因數負載特性曲線，在電壓較高時，比理論上的零功率因數曲線要低，使得測得的電抗比實際值大。

15、直流電機啟動的電阻設置的原因？看看電機學試驗的相關內容。直流電機起起動時在電樞回路中串入電阻是為了限制起動電流。

16、電機的功率流程，包括各種電機做發電和電動時功率的流向和損耗。

同步電動機的功率流程：從電源輸入的電功率，減去定子繞組的銅耗得到電磁功率；電磁功率再減去空載損耗得到電機軸上輸出的機械功率。

三相異步電動機的功率流程：交流電源輸入的有功功率，減去定子銅耗，再減去定子鐵鐵耗，得到電磁功率；電磁功率減去轉子銅耗得到機械功率；機械功率再減去機械損耗和附加損耗得到輸出功率，即電動機轉軸上能夠輸出給機械負載的機械功率。P238 并勵直流發電機的功率流程：輸入的機械功率，減去空載損耗得到電磁功率；電磁功率減去電樞回路銅耗，再減去勵磁回路銅耗得到發電機輸出的電功率。

并勵直流電動機的功率流程：輸入的電功率減去勵磁回路銅，再減去電樞回路銅耗，得到電磁功率；電磁功率再減去空載損耗得到輸出的機械功率。

17、串勵直流電機能否空載啟動？P313還有并勵和串勵的區別？

不能。因為串勵電動機在輕載時，電磁轉矩較小，電樞電流很小，氣隙磁通值很小，轉速就已經很高，如果理想空載的話，轉速就會趨于無窮大，所以不允許空載啟動，以防發生危險的飛車現象。

并勵和串勵的區別主要是結構和機械特性的區別。并勵的勵磁繞組和電樞繞組并聯，而串勵的勵磁繞組和電樞繞組串聯。并勵的機械特性是硬特性，轉速隨電磁轉矩的增大變化很小；串勵的機械特性是軟特性，轉速隨電磁轉矩的增加迅速下降。

（機械特性是指轉速和電磁轉矩之間的關系。他勵的機械特性是硬特性，復勵電動機的機械特性介于并勵和串勵電動機特性之間，因而具有串勵電動機起動性能好的優點，而沒有空載轉速極高的缺點。）

18、同步電動機和異步電動機的選擇原則

在不需要調速的大功率場合或者要求改善功率因數的場合選擇同步電動機，在需要調速并且對功率因數要求不高的場合選用異步電動機。

19、雙相異步電機如何運行？單相異步電機如何運行？

20、變壓器能變換什么物理量。可以變電壓、變電流、變阻抗、變相位。

21、凸極同步發電機突然失去勵磁后會有什么變化 還有凸極電磁功率，可以帶小負載，但是重栽時會失步。

22、變壓器等效電路和實際的區別 磁耦合關系變到電路問題，原副邊等效

23、異步機s=0什么意思？什么是異步機同步轉速？異步機與同步機構造上區別？同步機分類？P121分別用于什么場合？永磁電機是同步還是異步？

在實際運行中，異步機s=0的情況不可能發生，因為如果s=0則轉速與同步轉速相等，轉子與旋轉磁動磁相對靜止，轉子繞組不再切割磁感線，不再產生感應電流，也就不會再受安培力的作用而轉動。在實際運行中，異步電動機空載時，由于轉速非常接近同步轉速，故s約等于0.異步機的同步轉速是指電源的頻率。異步機與同步機的構造區別主要在于轉子上。同步機按轉子結構分類分為凸極和隱極，凸極電機用于轉速不高的場合，如水輪發電機；隱極電機主要用于轉速較高的場合，如汽輪發電機。永磁電機是同步機（異步機的勵磁由定子電流提供）。

24、同步電動機與異步電動機相比較的優缺點

同步電動機主要應用在一些功率比較大而且不要求調速的場合。優點是可以通過調節勵磁電流來改善電網的功率因數，缺點是不能調速。

異步電動機優點是可以調速，能夠廣泛應用于多種機械設備和家用電器。缺點是需要從電網吸收滯后的無功功率，難以經濟地在較寬廣的范圍內平滑調速。

25、一個同步發電機,接對稱負載,轉速恒定,定子側功率因數和什么有關?接無限大電網和什么有關?

跟電機的內阻抗和外加負載性質有關（內功率因數解，P134）；跟勵磁電流與原動機轉矩有關。

26、同步發電機怎么調有功無功。調無功時有功怎么變化？

同步發電機并聯運行時，通過調節原動機的拖動轉矩，進而改變發電機的輸入功率來調節有功功率；通過調節勵磁電流來調節無功功率。調節無功功率時，有功率不會發生變化，但調節有功功率時無功功率也將發生變化。

27、變壓器原理

變壓器的工作原理是電磁感應定律。

28、異步電動機所帶負載增大，轉速、定子轉子的相關參數怎么變化（感應電動勢等）

??E??E?,E??ksE?，s增大)轉速低，定子流增大，轉子電流增大，電動勢增大(U1122Se2'

29、并聯合閘四個基本條件

并聯合閘時發電機與電網電壓應滿足以下四個條件：（1）幅值相等，波形一致；（2）頻率相等；（3）相位相同；（4）相序一致。30、直流電動機優點：

直流電動機的優點：具有優良的調速性能，調速范圍寬，精度高，平滑性好，且調節方便，還具有較強的過載能力和優良的起動、制動性能。（缺點：換向困難，維修量大，成本較高中。）

31、異步電機能否發電,怎樣啟動？

異步電機可以發電，用于風力發電場和小型水電站。

異步電機要用于發電機時，可以先按異步電動機來起動，然后再依次通過減負載，降電壓來使轉速增大，直到大于同步轉速。

32、異步機的繞線分為哪幾種方式？ 籠型繞組和繞線型繞組。

33、什么條件下會產生旋轉磁場？

由于每個脈掁磁動勢都可以分解為一個正轉的旋轉磁動勢和一個反轉的旋轉磁動勢，在大小和相差合適的情況下，兩相及以上的脈振磁動勢都可以合成得到旋轉磁動勢。

34、鼠籠電機，三線繞組去掉一相后是否還能轉？家里的電風扇是幾相？ 可以，兩相。

35、變壓器的等值電路有哪四個參數？怎樣通過試驗獲得？

短路電阻、短路電抗、勵磁電阻、勵磁電抗。短路電阻和短路電抗可以通過短路試驗得到，勵磁電阻和勵磁電抗可以通過空載試驗得到。（具體見10）

36、同步電動機和負載相連，功率因數由什么決定？和無窮大電網連接，功率因數由什么決定？ 見25

37、理想變壓器原邊接一個220V有效值的交流電源，串接一個10歐姆的電阻，問副邊短路和開路下，原邊電流各是多少？ 短路時是22A，開路時是0。

38、電機（同步電機、異步電機）的電樞磁動勢是如何產生的？ 電機帶負載時，電樞繞組中流過的電流產生的。

39、異步電機什么情況下可以作為發電機，轉速有什么要求？異步發電機的轉子轉速能不能無限增大，為什么？

異步電機作為發電機時主要用于風力發電場和小型水電站，轉速要大于同步轉速。異步發電機的轉子轉速不能無限增大，因為異步電機的轉速大于同步轉速時是工作于發電機狀態，如果轉速無限增大，就有可能出現“飛車”現象，損壞設備，還可能影響人身安全。40、異步電機的等效電路是怎樣的？

異步電機堵轉時的T型等效電路有六個參數，定子電阻、定子電抗、轉子電阻、轉子電抗（都是折合后）、勵磁電阻、勵磁電抗。而旋轉時的T型等效電路與堵轉時相比，在轉子回路中多一個與轉子旋轉相關的附加電阻，代表機械功率。

41、通過什么手段將異步電機等效成電路表示？

在保持轉子基波磁動勢不變，對定子側等效的情況下對異步電機的轉子進行位置角折合、頻率折合和繞組折合，把轉子側的參數都折合到定子側就可以將異步電機等效成電路來表示了。

42、電機的勵磁有什么作用？ 產生磁場以實現機電能量轉換。

43、一個有關電機保護的問題：電機在什么情況下需要切斷運行？

電機在失步或出現飛車現象的時候需要切斷運行。如發生短路故障后，故障線路切除較晚，使同步發電機與系統之間失去同步，這時候應該將電機切斷運行。

電力電子

1.普通晶閘管的導通條件及關斷方法

導通條件：陽極承受正壓，并且有門極觸發信號。

關斷方法：給晶閘管加反向電壓；或者減小流過晶閘管的電流，使其電流小于維持電流。2.如何選用晶閘管（電流定額、電壓定額）

電壓定額選為正常工作峰值電壓的2~3倍；電流定額（通態平均電流）選為正常使用電流平均值的1.5~2.0倍。

3.門極關斷晶閘管（GTO）與普通晶閘管相似，但結構上把陰極寬度減薄并采用臺式結構，因而通過在門極加反壓就能關斷，但是GTO晶閘管也還存在一些問題：P19（1）關斷門極電流大（2）Du/dt能力差，需緩沖電路（3）通態電壓高（導致器件冷卻困難）4.功率場效應管（MOSFET）的特點：P23（1）壓控器件，驅動簡單（2）多子導電器件，開關頻率高

（3）電阻率具有正的溫度系數，器件容易并聯運行（4）無二次擊穿

（5）適合于低壓、小功率、高頻的應用場合（6）高壓器件的導通電阻大25 5.絕緣柵雙極性晶體管（IGBT）的特點：P27（1）具有MOSFET（功率場效應管）和BJT（功率晶體管）的優點（2）開關頻率高（3）導通壓降低（4）驅動簡單（5）容易并聯

（發展方向：開關時間縮短，通態壓降減小，高壓、大電流）6.變壓器漏抗對整流電路的影響

由于變壓器漏感的存在，電流換向不可能在瞬間完成，輸出電位不能馬上跳到新導通的那相電位上，致使輸出平均電壓下降。換相過程對應的時間用電角度表示即換相重疊角，致使輸出電壓的下降稱為換相壓降。7.產生有源逆變的條件

（1）直流側一定要有一個直流電動勢源；（2）要求晶閘管的控制角大于pi/2 8.逆變失敗的原因：P66（1）觸發脈沖丟失或延時（2）晶閘管失去正向阻斷的能力（3）電源電壓缺相或消失（4）逆變角過小

9.晶閘管觸發電路對觸發信號的要求： P70（1）觸發信號應有足夠的幅值，不能太大，也不能太小（2）觸發信號的寬度至少要大于晶閘管的開通時間

（3）為使器件迅速導通，并提高承受di/dt的能力，觸發脈沖電流應有一定的上升率（4）為減少門極損耗，晶閘管的觸發信號都采用脈沖方式 10.晶閘管觸發電路的基本組成部分：P71（1）同步信號的產生部分（2）移相觸發脈沖產生的部分

（3）觸發脈沖的功率放大與隔離輸出部分 11.GTO晶閘管對門極驅動電路的要求：P82（1）門極開通電路

要求門極開通信號有足夠的幅值和上升沿，以實現強觸發，減小開通時間和開通損耗。要求門極開通脈沖由高幅值短脈沖和低幅值長脈沖組成，以保證在導通期間連續提供門極電流。（2）門極關斷電路

門極關斷電路的電壓值要足夠大，關斷電流上升率有一定的要求，關斷脈沖的寬度應大于關斷時間與尾部時間之和。（3）門極反偏電路

為了防止du/dt過大引起誤觸發，要設置反偏電路。12.IGBT和功率MOSFET對驅動電路的要求：P88（1）門極電壓最高絕對值小于20V（2）門極閾值電壓為2.5~5V（3）用小內阻的驅動源，以保證U（GE）有足夠陡的前沿

（4）驅動正電平的選擇：U（GE）越高，通態與開關損耗越小，但短路電流越大，一般取12~15V（5）關斷過程中為了加快關斷速度，一般取U（GE）為－5~－10V（6）門極電阻對開關速度影響很大，門極電阻越大，開關損耗越大，門極電阻越小，關斷尖峰電壓越高（應取合適值）

（7）控制電路與驅動電路應隔離（8）簡單實用，有保護，抗干擾強

13.電力電子器件的緩沖電路用來減小器件在開關過程中產生的過壓、過流、過熱、du/dt和di/dt，確保器件安全可靠運行。說出幾種典型的緩沖吸收電路及其用途：P91 關斷緩沖吸收電路：（1）電容吸收電路（開通損耗大）

（2）RC阻容吸收電路：廣泛應用于大功率二極管、晶閘管和MOSFET的過壓吸收。（3）充放電式RCD緩沖電路：應用于GTO和功率晶體管BJT（4）箝位工RCD緩沖電路：適用于高頻的IGBT器件

（5）無損緩沖吸收電路（既有充放電RCD的緩沖作用，又能實現能量回收）開通緩沖吸收電路

14.電壓型逆變器（VSI）與電流型逆變器（CSI）的比較：P116（1）電壓型逆變器：恒壓源（大電容相當于恒壓源）；180度導電制；器件只承受正向電壓；需要反并聯二極管。

（2）電流型逆變器：恒流源（大電感）；120度導電制；器件要受正反向電壓。（3）每相電壓、電流的波形都不同。15.什么是脈寬調制（PWM）技術

根據作用于慣性環節的相等原理，用幅值相同、寬度不等的脈沖來等效正弦波的技術。16.為什么要PWM？

因為方波逆變器存在諧波大、動態響應差、電源側功率因數低、控制電路復雜、成本高等問題，而PWM逆變器具有諧波小、動態響應快、電源側功率因數高、控制電路簡單、成本低等優點。

17.正弦電壓脈沖寬度調制SPWM的優缺點：P119 優點：（1）消除諧波效果好；（2）既可以調頻，又可以調壓，因而動態響應快；（3）調整裝置的功率因數提高了。

缺點：（1）由于元件開關次數增多，因此開關損耗大；（2）SPWM直流電源電壓利用率低。18.正弦電壓PWM控制方式有模擬電路、數字電路、大規模集成電路。其中數字電路方式有三種方法：自然采樣法、規則采樣法、直接PWM法。19.電流型逆變器PWM與電壓型PWM的區別：P134（1）是把電流波形進行脈寬調制。

（2）目的主要是為了減小低速運行時的脈動轉矩，主要消除低次的高次諧波，而電壓型逆變器除了盡量消除較多高次諧波外，還要調壓和提高動態響應。（3）在120度寬的電流方波中間60度范圍內不允許進行PWM（4）半周期內脈沖寬度之和還保持120度。

20.為什么電流型逆變器PWM在120度寬的電流方波中間60度范圍內不允許進行PWM：P135

如果電流型逆變器PWM在120度寬的電流方波中間60度范圍內進行PWM，就會產生逆變器一個支臂直通的現象，會造成直流電源短路，這是不允許的。21.多重化技術解決什么問題？

由于PWM技術管子開關頻率高，損耗大，大容量逆變器PWM無法使用，但電機要求消諧波，故采用多重化技術來改善大容量逆變器的輸出波形，減少諧波分量，使波形盡量接近正弦波。

22.什么是PWM，簡述電壓，電流PWM的異同，電壓電流逆變的異同。

PWM技術是根據作用于慣性環節的沖量相等原理，用幅值相同、寬度不等的脈沖來等效正弦波的技術。

電壓、電流PWM的調制原理是一樣的，并且都是為了消除濾波，它們的區別見19。電壓、電流逆變器的異同見14。23.什么是電力電子？

電力電子技術是應用于電力領域的電子技術，是使用電力電子器件對電能進行變換和控制的技術。電力電子技術主要用于電力變換。24.半控器件和全控器件的主要差別？

半控器件只可用門極信號控制開通而不能關斷，全控器件既可以用門極信號控制開通，也能用門極信號控制關斷。25.換相壓降怎么產生的 見6 26.設計電流型逆變器帶異步電機需要注意什么？（導通角120度，有續流回路）電流型逆變器在換相時產生尖峰電壓、對晶閘管和二極管的耐壓要求較高，對電動機絕緣也有一定的影響，所以設計時要注意采取電壓限幅的措施。此外，還要注意無功功率處理電路的設計，為無功電流提供路徑。

27.晶閘管整流電路帶純電阻負載的電源側功率因數如何？為什么？

電源側功率因數是感性的，這是由于晶閘管控制角的存在，使得電源的電流滯后于電壓，故對外呈感性，并且由于交流電源帶整流電路工作時，通常情況下輸入電流不是正弦波，產生電流畸變因數，使得功率因數較低。28.PWM的目的？

減小諧波、改善動態響應、提高電源側功率因數、簡化控制電路、降低成本。29.整流電路中,用二極管比用晶閘管功率要大嗎?

采用不控整流沒有控制角的影響，與采用晶閘管相比可以改善功率因數，因此在視在功率相等的情況下采用二極管比用晶閘管功率應該要大。30.電流逆變的優點，缺點，關于四象限

優點：輸出電壓波形接近正弦波（由于高次諧波電流被電機轉子磁動勢基本平衡掉了）；直流環節串大電感，在維持電流方向不變情況下，逆變橋和整流橋可以改變極性，因而可以進行四象限運行；適于單機頻繁加減速運行；進行電流控制時比電壓型逆變器動態性能好。缺點：輸出的正弦波電壓上有由于元件換相引起的毛刺；低頻時有轉矩脈動現象。31.IGBT比大功率晶體管有什么優點？

開關頻率高、時間短，沒有二次擊穿現象，控制功率小，元件容易并聯運行。（即MOSFET的優點）

32.SPWM怎么產生，三角波和正弦波幅值哪個大？

通過正弦調制波和載波三角波的大小比較來產生幅值相同、寬度不等的脈沖來等效正弦波。為了輸出波形不發生畸變，三角波的幅值應大于等于正弦波幅值。33.交交變頻和交直交變頻的區別？交直交變頻頻率怎么控制？

交交變頻是從交流電源通過變頻器直接變為另一頻率可調的交流電，而交直交變頻是把工頻交流電先通過整流器整流成直流，然后再通過逆變器把直流逆變成為頻率可調的交流電。交直交變頻電路中，如果使用的是方波逆變器，則通過改變逆變器中元件導通與關斷頻率的快慢，就能改變輸出交流電頻率的高低（改變直流環節電壓的高低，就能調節交流輸出電壓幅值的大小）；如果使用的是PWM逆變器，可以通過改變正弦控制波的頻率來改變輸出電壓的頻率。

34.PWM是什么物理意義？斬波器是否用到PWM? 為什么要等效成正弦波？

PWM技術是根據作用于慣性環節的沖量相等原理，用幅值相同、寬度不等的脈沖來等效正弦波的技術。主要是為了消除諧波。斬波器是直流高壓器，沒有用到PWM。

等效成正弦波是因為方波的諧波強，用于驅動異步電動機時會產生6K次脈動轉矩，當脈動頻率和電機自然頻率相近時，容易引起共振，很難得到穩定的低速運行。35.在電壓型PWM中，是怎么實現同時調頻和調壓的？P118

由于PWM是通過正弦調制波和載波三角波的大小比較來實現用幅值相同、寬度不等的脈沖來等效正弦波的，因此要想改變逆變器輸出電壓基波幅值大小以及頻率高低，只要改變正弦調制波的幅值及頻率就可以。36.IGBT的開關頻率P29 一般為18到20kHz 37.大功率晶體管正向安全工作范圍受哪些條件限制？P21 安全區大體分為四個區，第一區受集電極電流大小限制，第二區受管子耗散功率限制，第三區受二次擊穿限制，第四區受管子一次擊穿電壓限制。

38.第三道題李永東老師問的，PWM都有哪些？不太理解問的是什么……接著李老師問我知道什么是PWM嗎？馬上回答是根據伏秒積面積等效原理，用幅值相等、寬度不等的脈沖等效正弦波，主要目的是消諧波。最后在提示下說出了正弦電壓PWM（SPWM）、正弦電流PWM、直流PWM。期間我還問李老師多重化技術算PWM嗎？他說不算……（PWM有電壓型逆變器PWM，正弦電流PWM，正弦磁鏈PWM，優化PWM，電流型逆變器PWM。其中優化PWM著重消除低次諧波，更高次數諧波可通過濾波電路解決。）39.DC/DC變換電路溫升過高怎么回事，怎么辦

40.整流和逆變都會引起電網諧波污染，請問為什么電網（電源側）會被污染。（博）因為交流電源帶整流電路工作時，通常輸入電流不是正弦波，而逆變時由于逆變角的影響，輸出到電網側的交流電也不是正弦波，都有諧波存在，故電網會被污染。41.整流過程中的換向會引起什么變化？

由于變壓器漏感的存在，電流換向不可能在瞬間完成，輸出電位不能馬上跳到新導通的那相電位上，致使輸出平均電壓下降。42.吸收式RCD的原理，應用

原理：當器件關斷時，電源經二極管向電容充電，由于二極管的正向導通壓降很小，所以關斷時的過壓吸收效果與電容吸收電路相當。當器件開通時，電容通過電阻放電，限制了器件中的開通尖峰電流。

主要應用于開關頻率不太高的GTO和大功率晶體管。43.晶閘管整流電路帶純電阻負載為什么電路對外表現感性

這是由于晶閘管控制角的存在，使得電源的電流滯后于電壓，故對外呈感性。

第五篇：電力電子簡答題

什么是電力電子技術？答：用于電力領域的電子技術，即應用電力電子器件對電能進行變換和控制的技術。電力變換通常包括那幾類？答：電力變換通常分為四大類，即交流變直流（整流）、直流變交流（逆變）、直流變直流（直流斬波）和交流變交流。其中交流變交流可以是電壓或電力的變換，叫交流電力控制，也可以是和相數的變換。什么是電力電子器件？答：電力電子器件是指直接應用于承擔電能的變換或控制任務的主電路中，實現電能的變換或控制的電子器件。目前，電力電子器件一般專指電力半導體器件。電力電子器件如何分類？答：按照電力電子器件被控制信號所控制的程度，可分為以下三類：不可控器件、半控型器件和全控型器件（又叫自關斷器件）。根據器件內部電子和空穴兩種載流子參與導電的情況，電力電子器件又可分為：單極型器件、雙極型器件和混合型器件。按照控制信號的不同，還可將電力電子器件分為電流驅動型和電壓驅動型，后者又叫場控器件或場效應器件。什么是晶閘管？它主要有哪些應用？答：晶閘管是硅晶體閘流管的簡稱，它包括普通晶閘管和雙向、可關斷、逆導、快速等晶閘管。普通型晶閘管（Thyristor）曾稱為可控硅整流器，常用SCR（Silicon Controlled Rectifier）表示。在實際應用中，如果沒有特殊說明，皆指普通晶閘管而言。晶閘管主要用來組成整流、逆變、斬波、交流調壓、變頻等變流裝置和交流開關以及家用電器實用電路等。晶閘管是如何導通的？答：在晶閘管陽極——陰極之間加正向電壓，門極也加正向電壓，產生足夠的門極電流Ig，則晶閘管導通，其導通過程叫觸發。晶閘管參數主要有哪些？答：晶閘管參數都和結溫有關，主要的參數有：（1）電壓定額。1）斷態重復峰值電壓UDRM。指允許重復加在晶閘管陽極—陰極間的正向峰值電壓，規定它的數值為斷態不重復峰值電壓，規定它的數值為斷態不重復峰值電壓UDRM的90%。2）反向重復峰值電壓URRM。指允許重復加在晶閘管陽極—陰極間的反向峰值電壓，規定其值為反向不重復峰值電壓URSM的90%。3）額定電壓UTN。通常取實測的UDRM、URRM中較小值，按國家規定的標準電壓等級就低取整數，即為晶閘管的額定電壓。（2）電流定額。通態平均電流IT（AV）。晶閘管在環境溫度40℃和規定的冷卻條件下，結溫不超過額定結溫時，所允許通過的最大工頻正弦半波（不小于1700）。晶閘管為什么在夏天比冬天容易出故障？答：晶閘管在正常工作時所允許的最高結溫叫額定結溫，在此溫度下，一切有關的額定值和特性都得到保證。夏天時，環境溫度和冷卻介質的溫度都較高，使晶閘管的冷卻條件變差，導致晶閘管結溫過高而損壞。另外，晶閘管結溫上升，使所需要的門極觸發電壓UGT、門極觸發電流IGT降低，晶閘管在外來干擾下容易造成誤觸發。總之，結溫上升，使晶閘管的參數發生變化，性能變差，容易出現故障。晶閘為什么管在夏天工作正常，而到了冬天就不可靠了？答：冬天的環境溫度和冷卻介質的溫度都較低，因而晶閘管的結溫較夏天低，導致門極觸發電壓UGT、門極觸發電流IGT偏高，使原來的觸發電路發出的觸發信號不能使晶閘管導通。晶閘管在使用時門極常加上負電壓，有何利弊？答：晶閘管門極加負電壓的好處是避免干擾造成的誤觸發，但負電壓最大值不能超過5V；不利方面是門極損耗增加，且降低晶閘管的觸發靈敏度。為什么有觸發脈沖時晶閘管導通，脈沖消失后則又關斷？答：晶閘管的陽極—陰極間加正向電壓，門極上有正向觸發脈沖時，晶閘管被觸發導通。此后陽極電流逐漸上

升到擎住電流IL值時，去掉觸發脈沖，則管子繼續導通，直到電流升到負載電流后，進入正常正常工作狀態。如果陽極電流還沒有升到擎住電流值就去掉門極脈沖，則晶閘管就不能繼續導通而關斷。晶閘管的陽極—陰極間加正向正常電壓，門極加上正向觸發脈沖后晶閘管為什么也不導通？答：其主要原因如下：a)觸發電路功率不足。B)脈沖變壓器極性接反。C)負載斷開。D)門極—陰極間并聯的保護二極管短路。E)晶閘管損壞。晶閘管的陽極—陰極間加正向正常電壓，為什么不加觸發脈沖晶閘管也導通？答：主要原因是：（1）晶閘管本身觸發電壓低，門極引線受干擾，引起誤觸發。（2）環境溫度和冷卻介質的溫度偏高，使晶閘管結溫偏高，導致晶閘管觸發電壓降低，在干擾信號下造成誤觸發。（3）晶閘管額定電壓偏低，使晶閘管在電源電壓作用下“硬開通”。（4）晶閘管的斷態電壓臨界上升率du/dt偏低或晶閘管側阻容吸收回路斷路。晶閘管在工作時引起其過熱的因素有哪些？答：主要因素如下：(1)晶閘管過載。(2)通態平均電壓，即管壓降偏大。(3)門極觸發功率偏高。(4)晶閘管與散熱器接觸不良。(5)環境溫度和冷卻介質溫度偏高。(6)冷卻介質流速過低。門極可關斷晶閘管主要參數有哪些？答：GTO的主要參數如下：（1）最大可關斷陽極電流IATO。它也是標稱GTO額定電流的參數。（2）電流關斷增益?off。定義為?off?IATOIGM 式中 IGM——門極負脈沖電流最大值。（3）擎住電流IL。在門極信號作用下，GTO從斷態轉為通態，陽極電流開始上升，當切除門極信號時，若管子處于臨界導通狀態，此時所對應的陽極電流就被定義為擎住電流。絕緣柵雙極晶體管有哪些主要參數？答：絕緣柵雙極晶體管主要參數有：（1）最大集—射極電壓UCES。它是由IGBT內部PNP晶體管所能承受的擊穿電壓所決定的。（2）最大集電極電流。包括額定直流電流IC和1ms脈沖最大電流ICP。（3）最大集電極功耗PCM。指在正常工作溫度下，允許的最大耗散功率。IGBT在實際應用中應采取哪些保護措施？答：IGBT在實際應用中常用的保護措施如下：（1）過流保護。通過檢測出的過電流信號切斷門極信號，使IGBT關斷。（2）過壓保護。設置吸收電路可抑制過電壓并限制電壓上升率du/dt。（3）過熱保護。利用溫度傳感器檢測出IGBT的壺溫，當超過允許值時令主回路跳閘。緩沖電路有什么作用？答：緩沖電路也叫吸收電路，在電力電子器件應用技術中起著重要的作用。開通緩沖電路可以抑制器件開通時的電流沖和di/dt,減少器件的開通損耗；而關斷緩沖電路用于吸收器件的關斷過電壓和換相過電壓，抑制du/dt,減小關斷損耗；上述兩種緩沖電路結合在一起則稱之為復合緩沖電路，兼有二者的功能。可控整流電路如何分類？答：有單相和多相等型式，常用的控整流電路為：(1)單相。主要包括：1）單相半波；2）單相全波（又叫雙半波）；3）單相橋式（又分單相全控橋和單相半控橋兩種型式）。（2）三相。主要包括：1）三相半波（又叫三相零式）；2）三相橋式（又分三相全控橋和三相半控橋兩種型式）；3）帶平衡電抗器的雙反星形。可控整流電路有哪些應用？答：可控整流電路可以把交流電壓變換成固定或可調的直流電壓，凡是需要此類直流電源的地方，都能使用可控整流電路。例如，軋機、龍門刨床、龍門銑床、平面磨床、臥式鏜床、造紙和印染機械等可逆或不可逆的直流電動機拖動、蓄電池充電、直流弧焊、電解

和電鍍等。什么是觸發延遲角？答：在可控整流電路中，可控元件從開始承受正向陽極電壓起到施加觸發脈沖時止，其間的電角度叫觸發延遲角，用?表示，簡稱觸發角，也叫控制角或移相角。什么是導通角？答：主電路中可控元件在一個周期內導通的電角度，用?表示。什么是同步？答：觸發信號和電源電壓在頻率和相位上相互協調的關系叫同步。單相可控整形電路有哪些優缺點？答：單相可控整流電路線路簡單、價格便宜，制造、調試、維修都比較容易。但其輸出的直流電壓脈動系數較大，若想改善波形，就需加入電感量較大的平波電抗器，因而增加了設備的復雜性和造價；又因為其接在電網的一相上，當容量較大時，易使三相電網不平衡，造成電力公害，影響供電質量。因此，單相可控整流電路只用在較小容量的地方，一旦功率超過4kW或要求電壓脈動系數小的地方都采用三相可控整流電路。在實際電路中為什么要用晶閘管串聯？答：單個晶閘管的額定電壓是有一定限度的，當實際電路要求晶閘管承受的電壓值大于單個晶閘管的額定電壓時，可以用兩個以上的同型號的晶閘管串聯使用。在實際電路中為什么要用晶閘管并聯，晶閘管并聯時應采用哪些措施？答：單個晶閘管的額定電流是有一定限度的，當實際電路要求晶閘管通過的電流值大于單個晶閘管的額定電流時，可以用兩個以上同型號的晶閘管并聯使用。由于各晶閘管的正向特性不可能一樣，將使晶閘管在導通狀態和導通過程中電流分配不均，使通過電流小的管子不能充分利用，而通過電流大的管子可能燒壞，因此要采取以下措施：(1)盡量選用正向特性一致的管子并聯。(2)采取均流措施。(3)采用強觸發。(4)降低電流額定10%使用。晶閘管整流電路為什么要用整流變壓器，三相整流變壓器為什么都用D，y聯結？答：一般情況下，晶閘管整流電路要求的交流供電電壓與電網電壓不一致，因此需配用適合變壓器，以使電壓匹配；另外，為了減少電網與晶閘管整流電路之間的相互干擾，要求兩者隔離。基于上述兩種理由，要用整流變壓器。由于晶閘管整流電路輸出電壓中除直流分量外，還含有一系列高次諧波，三相整流變壓器的一次側采用三角形聯結，可使幅值較大的三次諧波流通，有利于電網波形的改善；二次側接成星形聯結是為了得到中性線，特別是三相半波整流電路，必須要有中性線。三相半控橋與三相全控整流電路相比有哪些特點？答：三相半控橋用三只晶閘管，不需要雙窄脈沖或大于60?的寬脈沖，因而觸發電路簡單、經濟、調整方便。三相半控橋只能做可控整流，不能工作于逆變狀態，因而只應用于中等容量的整流裝置或不可逆的直流電動機傳動系統中。實際應用中，還需在輸出端并接續流二極管，否則在大電感負載時，一旦脈沖突然丟失，則會產生失控。三相半控橋電路，控制靈敏度低，動態響應差。調試晶閘管整流裝置時，應注意哪些問題？答：調試晶閘管整流裝置時，應注意的問題有：(1)核對接線確保無誤。(2)先調試觸發電路。觸發脈沖的寬度、幅值、移相范圍等必須滿足要求。(3)再調試主回路。必須保證觸發脈沖與主回路電壓同步，對于三相整流電路，要特別注意三相交流電源的相序，不能顛倒。主回路的調試可先在低壓下進行、正常后再接入正常電壓試運行。(4)試運行中要注意觀察整流裝置的電壓、電流有無異常聲響等。運行一段后，確實沒有問題，方可投入正常運行。常用的觸發電路有哪幾種？答：觸發電路的形式多種多樣，常用的觸發電路主要有阻容移相橋觸發電路、單結晶體管移相觸發

電路、同步信號為正弦波的觸發電路、同步信號為鋸齒波的觸發電路、KC系列的集成觸發電路和數字式觸發電路。什么是電力電子器件的驅動電路？答：電力電子器件的驅動電路是主回路與控制電路之間的接口，它對設備的性能有很大的影響。驅動電路性能良好，可使器件工作在較理想的開關狀態，縮短開關時間、減小開關損耗，對設備的運行效率、安全性和可靠性都有重要的意義。驅動電路的主要任務是什么？答：驅動電路的主要的任務是將信息電子電路傳來的信號按照控制目標的要求，轉換成使電力電子器件開通或關斷的信號。什么是逆變？如何分類？答：將直流電轉變為交流電的過程就叫逆變。變流器工作在逆變狀態時，把直流電轉變為50Hz的交流電送到電網，稱為有源逆變；若把直流電轉變為某一頻率或頻率可調的交流電供給負載使用，則叫做無源逆變或變頻。要想使變流器工作在逆變狀態，應該具備什么條件？答：應同時具備以下兩個條件：(1)外部條件。必須有外接的直流電源。(2)內部條件。控制角??90?。什么叫逆變角？答：變流器工作在逆變狀態時，常將控制角?改用?表示，將?稱為逆變角，規定以???處作為計量?角的起點，?角的大小由計量起點向左計算。?和?的關系為?????。三相逆變電路對觸發電路的要求和整流電路相比有什么不同？答：以三相半波共陰極接法為例進行分析。三相半波電路要求每隔120?按順序給V1、V3、V5施加觸發脈沖，以保證換相到陽極電壓更高的那一相上。對于整流電路來說，如果同時給三個晶閘管施加觸發脈沖，電路也能正常換相，而逆變電路則不行。逆變電路要求觸發電路必須嚴格按照換相順序，依此給三個晶閘管施加觸發脈沖，才能保證電路正常工作。什么叫逆變失敗，造成逆變失敗的原因有哪些？答：晶閘管變流器在逆變運行時，一旦不能正常換相，外接的直流電源就會通過晶閘管電路形成短路，或者使變流器輸出的平均電壓和直流電動勢變成順向串聯，形成很大的短路電流，這種情況叫逆變失敗，或叫逆變顛覆。造成逆變失敗的原因主要有：(1)觸發電路工作不可靠。例如脈沖丟失、脈沖延遲等。(2)晶閘管本身性能不好。在應該阻斷期間管子失去阻斷能力，或在應該導通時不能導通。(3)交流電源故障。例如突然斷電、缺相或電壓過低等。(4)換相的裕量角過小。主要是對換相重疊角?估計不足，使換相的裕量時間小于晶閘管的關斷時間。為了防止逆變失敗，最小逆變角?min應取多大？答：逆變狀態允許采用的最小逆變角應為：?min??????? 式中 ?——晶閘管關斷時間tq折合的角度，約4??5?； ?——換相重疊角，與負載電流IL和變壓器漏抗成正比，約15??20?。??——安全裕量角，考慮脈沖不對稱，一般取10?。綜上所述，得出：?min?30?——35?。變頻器是如何分類的？答：按能量變換情況，可將變頻器分成兩大類：交—交變頻器和交—直—交變頻器。前者是將50Hz交流電直接轉換成所需頻率（一般是低于50Hz）的交流電，叫作直接變頻。后者是將50Hz的交流電先經晶閘管裝置整流成直流電，然后再將直流電逆變成所需頻率的交流電，叫做間接變頻。變頻器有哪些換相方式？答：變頻器有如下換相方式：（1）自然換相。有兩種形式：電網電壓換相和負載換相。（2）

強迫換相。如何區分電壓源型和電流源型變頻器？兩者都屬于交—直—交變頻器，由整流器和逆變器兩部分組成。由于負載一般都是感性的，它和電源之間必有無功功率傳送，因此在中間的直流環節中，需要有緩沖無功功率的元件，如果采用大電容器來緩沖無功功率，則構成電壓源型變頻器；若采用大電抗器緩沖無功功率，則構成電流源型變頻器。什么是斬波器？答：斬波器是在接在恒定直流電源和負載電路之間，用以改變加到負載電路上的直流電壓平均值的一種電力電子器件變流裝置。斬波器怎樣分類？答：斬波器按選用的晶閘管元件，可分為逆阻型和逆導型兩類。應用全控型器件，可以構成降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波電路、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路、Zeta斬波電路等基本斬波電路。什么是交流調壓器，應用在哪些地方？答：通過對晶閘管控制，可把固定的交流電壓轉換成可調的交流電壓，這種變流裝置叫交流調壓器。交流調壓器廣泛用于電爐的溫度控制、舞臺燈光的調節、中小功率異步電動機小范圍調速以及電解電鍍中整流變壓器的一次繞組電壓控制等。什么是晶閘管交流開關？答：如果令交流調壓器中的晶閘管在交流電壓自然過零時關斷或導通，則稱之為晶閘管交流開關。交流調壓器的晶閘管常用哪些方式控制？答：交流調壓器的晶閘管常用兩種方式控制：相位控制和通—斷控制。在交流調壓器或交流開關中，使用雙向晶閘管有什么好處？答：雙向晶閘管不論是從結構上，還是從特性上，都可以把它看作是一對反并聯晶閘管集成元件。它只是一個門極，可用交流或直流脈沖觸發，使之能正、反向導通。在交流調壓器或交流開關中使用雙向晶閘管可以簡化電路、減小裝置體積和質量、節省投資、方便維修。單相半波可控整流電路接大電感負載，為什么必須接續流二極管，電路才能正常工作？與單相橋式半控整流電路中的續流二極管的作用是否相同？答：電感足夠大時，若不接續流二極管，則在正半周導通期間電感吸收能量，并儲存起來；在電壓負半周，電感釋放所吸收的能量，使晶閘管的陽極承受正壓繼續導通，這樣在負載上就出現負電壓波形，且負電壓波形接近于正電壓波形時，Ud?0,Id?0。因此，在接上續流二極管后不論延遲角?多大，電感儲存的能量經續流二極管續流，同時晶閘管因承受反壓而關斷，負載上不出現負電壓波形，則整流輸出電壓Ud?0.45U21?cos?2。至于單相橋式半控整流電路，不接續流二極管，電路本身具有續流回路，但是在實際運行中，可能會發生一只晶閘管導通而兩只二極管輪流導通的異常現象，為避免這種失控情況，在負載測并聯了續流二極管。由此可見，兩只二極管的作用不完全相同。在單相橋式全控整流電路中，若有晶閘管因為過流而燒成斷路，結果會怎樣？如果這只晶閘管被燒成短路，結果又會怎樣？答：若有一晶閘管因為過流而燒成斷路，則單相橋式全控整流電路變為單相半波可控整流電路，如果這只晶閘管被燒成短路，會引起其它晶閘管因對電源短路而燒毀，嚴重時使輸入變壓器因過流而損壞。(因此在設計電路時，在變壓器二次側與晶閘管之間應串聯快速熔斷絲，起到過流保護作用。)GTO和普通晶閘管同為PNPN結構，為什么GTO能夠自關斷，而普通晶閘管不能？答：GTO能夠自動關斷，而普通晶閘管不能自動關斷的原因是：GTO的導通過程與普通的晶閘管是一樣的，有同樣的正反饋過程，只不

過導通時飽和程度不深。其中不同的是，在關斷時，給門極加負脈沖，即從門極抽出電流，則晶體管V2的濟濟電流Ib2減小，使Ik和IC2減小，IC2減小又使IA和IC1減小，又進一步減小V2的基極電流，如此形成強烈的正反饋。當兩個晶體管發射極電流IA和IK的減小使a1+a2<1時，器件退出飽和而關斷。與GTR相比功率MOS管有何優缺點?答：與GTR相比功率MOS管的優缺點有是：功率MOS的顯著特點第一個是驅動電路簡單，需要的驅動功率小。第二個顯著特點是開關速度快，工作頻率高，它的熱穩定性優于GTR。其缺點有：電流容量小，耐壓低，一般只適用于功率不超過10KV的電力裝置。電力電子器件的緩沖電路的作用是什么？關斷緩沖與開通緩沖在電路形式上有何區別，各自的功能是什么？答：電力電子器件的緩沖電路的作用是抑制電力電子器件的內因過電壓，du/dt或者古流和di/dt,減小器器件的開關損耗。關斷緩沖與開通緩沖在電路上的形式區別有：關斷緩沖電路是由電阻和二極管并聯再和電容串聯所構成，開通緩沖電路是由電阻和二極管串聯再和電感并聯所構成。其各自的功能是：關斷緩沖電路又稱為du/dt抑制電路，用于吸收器件的關斷過電壓和換相過電壓，抑制du/dt,減小關斷損耗。開通緩沖電路又稱為di/dt抑制電路，用于抑制器件開通時的電流過沖和di/dt,減小器件的開通損耗。

1、指出下圖中①～⑦各保護元件 及VD、Ld的名稱和作用。

解：①星形接法的硒堆過電壓保護； ②三角形接法的阻容過電壓保護；

③橋臂上的快速熔斷器過電流保護；④晶閘管的并聯阻容過電壓保護；

⑤橋臂上的晶閘管串電感抑制電流上升率保護；⑥直流側的壓敏電阻過電壓保護；⑦直流回路上過電流快速開關保護； VD是電感性負載的續流二極管；Ld是電動機回路的平波電抗器；

四、畫圖題（10分）

請利用六塊鋸齒波同步觸發電路的X、Y控制端，來組成六路互相相差60°的雙窄脈沖觸發系統圖，并畫出其脈沖輸出波形的相互關系圖。

解：